Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » Лекци@28-Истечение_газов_и_паров [Режим совместимости]

Лекци@28-Истечение_газов_и_паров [Режим совместимости] (Лекции по ТД Рыжков (PDF))

PDF-файл Лекци@28-Истечение_газов_и_паров [Режим совместимости] (Лекции по ТД Рыжков (PDF)) Термодинамика (16267): Лекции - в нескольких семестрахЛекци@28-Истечение_газов_и_паров [Режим совместимости] (Лекции по ТД Рыжков (PDF)) - PDF (16267) - СтудИзба2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Файл "Лекци@28-Истечение_газов_и_паров [Режим совместимости]" внутри архива находится в папке "Лекции по ТД Рыжков (PDF)". PDF-файл из архива "Лекции по ТД Рыжков (PDF)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "термодинамика" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "термодинамика и теплопередача (ттмо)" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

Лекции по термодинамикедоцент каф. Э6, ктн Рыжков С.В.Э6нергомашиностроение.Лекция №28ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ•Схема задачи и основные термины.•Вывод основного уравнения истечения (уравнения скорости истечения).•Уравнения для адиабатного истечения парогазообразных тел.•Исследование уравнений истечения.•Определение критических скорости и расхода.•Физический смысл критической скорости.•Расширяющееся сопло (сопло Лаваля).•Действительные скорость истечения и секундный расход.•Дросселирование или мятие газов и паров.Схема задачи и основные терминыКаналы, в которых движущийся газ увеличивает скорость с одновременным уменьшением давления,называются соплами; каналы, в которых скорость газа уменьшается, а давление возрастает,называются диффузорами.

Детандер (от франц. detendre - ослаблять) - поршневая или турбиннаямашина для охлаждения газа за счет его расширения с совершением внешней работы.Используются главным образом в установках для сжижения и разделения газов.Имеется резервуар, в одной из стенок которогоустановлен насадок (рис. 1). Этим насадкомрезервуар сообщается с окружающей средой.

Вдальнейшем резервуар будем называть сосудом, анасадок — соплом. Если рабочее тело в сосудеимеет параметры p1, υ1, а давление в окружающейсреде p2, причемp2= β <1p1( p2 < p1 )то рабочее тело будет вытекать из сосуда в окружающуюсреду. Этот процесс называется истечением. Истечение— широко распространенный процесс. В частностиистечение является основным процессом в паровых иРис.

1. Схема процесса истечениягазовых турбинах и в реактивных двигателях.Если при истечении давление в сосуде остается постоянным ( p1= const), то такой сосуд называютсосудом неограниченной ёмкости. Если же p1 при истечении падает, то говорят об истечении изсосуда ограниченной емкости. Скорость, которую рабочее тело приобретает в устье сопла, т. е. привыходе из него, называют скоростью истечения. Важной характеристикой процесса истечения,помимо скорости, является секундный расход рабочего тела, т. е. массовое количество его,выходящее из сопла за секунду.Если в процессе истечения в устье сопла или в любом его сечении скорость не изменяется с2течением времени, то такой процесс истечения называется установившимся.Противоположностью ему является так называемое неустановившееся истечение, при которомскорость в устье сопла (и в любом другом его сечении) с течением времени изменяется.

Приустановившемся истечении в любом сечении должны оставаться постоянными не только скорость, но ипараметры рабочего тела.Вывод основного уравнения истеченияp − dp − p = −dpПо законам механики сила, действующая на тело, равна массе,умноженной на ускорение, т.

е.гдеdwdτdw− fdp = dmdτ- ускорение (w — скорость потока, τ — время).dm = fdh1υ1 dwυ dτdh− υdp =dwdτ− fdp = fdhРис. 2. Вывод основногоуравнения истечения3h — путь,τ — время. Тогдаdh=wdτ− υ dp = wdwгде — υdp представляет собой положительный элемент располагаемойработыdl 0 = wdww2dl 0 = d ( )21 2l0 = ( w2 − w12 )2Еслиw1 = 0w22l0 =2w2 = 2l0(1)4Уравнение для адиабатного истечения парогазообразных телl 0 = h1 − h 2(2)w = 2(h1 − h2 ) = 1,41 h1 − h2(3)h1 − h2 = c p (T1 − T2 )w=2 c p (T1 − T2 )cpRw =(4)k=k − 1k2R ( T1 − T 2 )k −1Рис.

3. Определение скорости истеченияс помощью sh-диаграммыkT2kT2w= 2RT1 (1 − ) = 2p1υ1 (1 − )k −1T1k −1T1(5)5T2p= ( 2 )T1p1w =k −1k(6)kp2p 1υ 1 ( 1 − ( 2 )k −1p1k −1k)G m = Fw ρ(7)кгм2где F в м , w в с , ρ в м 3— некоторое сечение и взятые в немскорость потока и плотность рабочего тела.Gm = Fwρ 2 =Gm = FFwυ2k1p2p 1υ 1 2 (1 − ( 2 )k −1υ2p1 p1 υ2 = υ1   p2 2Gm = F(8)k −1k)1kkp1p2 kp22(() −()k − 1 υ1p1p1k +1k)кгс(9)6Исследование уравнений истеченияGm = Fkp12(βk − 1 υ12k− βk +1k)(10)На рис.

4 показан графикзависимости m=f(β) полученный по уравнению (10).Это уравнение дает два нулевых значения расходаm: при β=1 и при β=0; при некотором значении βk ,называемом критическим, секундный расходдостигает максимального значения. При уменьшении βв области от β=1 до β= βk секундный расходувеличивается. Эта область значений называетсяподкритической. В области значений от β= βk до β= 0уменьшение отношения давлений приводит куменьшению секундного расхода (надкритическаяобласть).β = 0w =k2p 1υ 1k −1Рис. 4. Опытные и расчетные зависимостискорости истечения и секундного расхода7Уравнение (10) для расхода было бы справедливо, если бы газообразные тела были способны внадкритической области расшириться в сопле от состояния, определяемого параметрами в сосуде p1,V1, до давления p2 в окружающей среде; при этом удельный объем в устье сопла изменялся бы взависимости от β по закону адиабаты (рис.

5).pк = p1β к(11)Рис. 5. Зависимость удельногообъема рабочего тела от отношениядавленияРис. 6. Зависимость отношения давленияокружающей среды к давлению в устьесопла от бета при p1=constp2= βкp1Особенность парогазообразных тел, чтоони в устье суживающегося сопла не могутпринять значения давления, меньшегокритического, и является единственнойпричиной постоянства скорости ирасхода в надкритической области (рис 4).8Определение критических скорости и расходаЕсли провести такое графическое исследование уравнения расхода (10), то можно установить,что β имеет различное значение для различных газов, но для большинства из них βk = 0.5. 2 βк =  k +1kk −1(12)k2 kk−1 kk−1wк = 2p1υ1 (1 − ())k −1k +1wк =k2p1υ1k +1wк = ψp 1υ 1(13)(14)9ϕДля идеального газа спостояннойтеплоемкостьюkβkψодноатомные газы1.670.4823.522.29двухатомные газы1.40.5283.382.14трехатомные газы1.290.5463.332.09Gm max = Fϕp1Gm maxGm maxk p12 kk−1 k22 kk−1 kk+1=F 2(()−())k − 1 υ1 k + 1k +1k2 k 2−12 kk −+11 p1=F 2(() −() )υ1k −1 k +1k +1ψ= 2wk = ψυ1kk +1R T1 = ψwk = 1 .41 h1 − hk'T1(15)(16)10Физический смысл критической скоростиwк = 2kp1υ1k +1υ1kpк2 k −1= βк = ()p1k +1p1υ1k = pкυ кk1p= υк( к )kp1(17)k 112 k −1 k2 k −1υ1 = υ к ()= υк ()k +1k +1kp2( к) = () k −1p1k +1k + 1 k k− 1p1 = p к ()2wк = kpкυ к = kRT = a(18)(19)Из физики известно, что таким образом выражается скорость звука в среде с параметрами pk, υk.Значит, в устье суживающегося или цилиндрического сопла при критическом режиме истеченияустанавливается скорость, равная местной скорости звука.

На этом основании часто11критическую скорость называют звуковой.Расширяющееся сопло (сопло Лаваля)При истечении газа из суживающегося сопла приусловии, когда p2<pk работоспособность потока будет вкоординатных осях vp определяться площадью 12'ka(рис. 6). Если бы газ смог расшириться до давленияp2 среды, то в этом случае его работоспособность,выражаемая пл.12bа, была бы больше.

Но для этогонеобходимо, чтобы скорость на выходе из сопластала больше звуковой, чего в суживающемся соплеили цилиндрической насадке достигнуть невозможно.Если изменить определенным образом продольныйпрофиль сопла, по которому движется газ, то можно внем обеспечить полное расширение газа до давленияРис. 7. Располагаемая работа,среды даже в том случае, если p2<pk. При этом газ изпревращаемая в кинетическую энергиюнего будет вытекать со сверхзвуковой скоростью.Сопло, обеспечивающее такие условияистечения, было предложено и выполненовпервые шведским инженером Лавалем иполучило поэтому названиесопла Лаваля.Минимальное сечение соплаЛаваля, в котором скорость, а такжедавление и все другие параметрыпарогазообразных тел достигаюткритических значений, называетсякритическим сечением.вытекающего газа (пара)до критическогосечения сопла и после негоРис.

8. Сопло Лаваля12Действительные скорость истечения и секундный расходВ проведенном выше вычислении скорости истечения и секундного расхода предполагалось,что сопло не оказывает никакого сопротивления протекающему по нему телу.В действительности движение газа по каналу всегда сопровождается трением его о стенки. Крометого, в реальном потоке имеется внутреннее вязкостное трение отдельных струек потока между собой.Вязкостное трение обусловливается тем, что в реальном потоке скорости газа по сечениюнеодинаковы. В центре сечения скорость будет максимальной, а вблизи стенки минимальной.

Наличиетрения требует затраты части энергии потока на его преодоление.В результате скорость течения по соплу и скорость истечения будут меньше тех, которыеполучились бы при вычислении их по ранее выведенным уравнениям, справедливым для идеальногопотока без наличия трения. Такие скорости называют теоретическими скоростями истечения.Отношение действительной скорости истечения к теоретической называют коэффициентомскорости или скоростным коэффициентом:ϕ'=w∂ = 1,41ϕw∂ = ϕ 'w ∂w'(20)h1 − h2kp22)p 1υ 1 (1 − (k −1p1(21)k −1k)(22)13m∂ =Fwυ 2∂h∂где υ2д - удельный объём газа в выходном сеченииреального сопла.w ∂ = 1, 41ϕ'2h1 − h 2 ∂(23)( h1 − h 2 ) = h1 − h 2 ∂ϕ h0 = h0 − h2∂ + h2h 2 ∂ = h 2 + (1 − ϕ ' 2 ) h0'2Отношение(h1 − h2∂ )h0Рис.

9. Изображения процесса расширениярабочего тела в сопле без трения иусловное изображения процесса'2= ϕ часто называют кпд сопла. расширения в сопле с трениемПодвод теплоты к потоку газа позволяет создать так называемое тепловое сопло, в которомпринципиально возможен непрерывный переход от дозвукового движения газа к сверхзвуковому засчёт изменения знака теплового воздействия.Механическое сопло представляет собой теплоизолированную трубу постоянного сечения, вкоторой поток, движущийся без трения, совершает работу на ряде турбин в дозвуковой части.Расчетное сопло – это сопло Лаваля, в котором площадь выходного сечения сопла выбирается из14условия достижения в этом сечении давления газа, равного давлению окружающий среды.Дросселирование или мятие газов и паровДросселированием или мятием называется процесс снижения давления пара или газа придвижении его через какое-либо «местное» сопротивление в канале, трубопроводе или вспециальном устройстве (вентили, задвижки, шайбы и т.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5160
Авторов
на СтудИзбе
439
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее